715 دانلود تحقیق: بررسی و شبیه سازی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW با استفاده از نرم افزار آباکوس - دانلود فایل
دانلود فایل 715 دانلود تحقیق: بررسی و شبیه سازی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW با استفاده از نرم افزار آباکوس
دانلود فایل 715 دانلود تحقیق: بررسی و شبیه سازی فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW با استفاده از نرم افزار آباکوس فرمت فایل: ورد – Word و قابل ویرایش
تعداد صفحات: 216
فصل اول :انواع جوشکاری های حالت جامد
فصل دوم : کلیات
فصل سوم : بررسی فرآیند
فصل چهارم : آزمایشات تجربی
فصل پنجم: شبیه سازی عددی
فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات
چکیده
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با علامت اختصاری FSW جدیدترین نوآوری در زمینه جوشکاری اصطکاکی باشد که به تازگی به خانواده این فرایندها اضافه شده است . این فرایند در سال 1991 میلادی توسط موسسه TWT انگلستان معرفی شد و اولین شرکتی که توانائی های FSW را مقیاس صنعتی به نمایش گذاشت شرکت ایساب سوئد بود . این شرکت ماشینهای جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی را با نام Super Stir ساخت و به بازار عرضه کرد . شرکتها و سازمانهای زیادی در آمریکا و اروپا نظیر EWI ، بوئینگ و NASA به این فرایند توجه خاصی نشان داده اند . شاید این فرایند تجاری ترین و با صرفه ترین روش جوشکاری باشد .
جوشکاری فلزاتی که با روشهای دیگر ، به طور مناسب قابل جوش دادن نیستند ، با این روش ساده امکان پذیر شده است به طوریکه این فرایند را جوش دهنده جوش نامیده اند . در این فرایند از انواع طرحهای اتصال از جمله لب به لب ، لبه روی هم ، نبشی و گوشه ای می توان استفاده کرد . اگر چه هدف اولیه گسترش فرایند اصطکاکی اغتشاشی اتصال آلیاژهای آلومینیوم بوده است اما تحققات بعدی نتایج موفقیت آمیزی را در مورد جوشکاری فلزاتی نظیر سرب ، مس ، تیتانیوم و آلیاژهای آنها نشان داده است .
اساس فرآیند FSW بدین صورت است که دو قطعه روی صفحه پشت بند کنار یکدیگر قرار داده می شود و سپس توسط قید و گیره محکم شده تا حین فرایند جابجا نشوند. ابزار جوشکاری یک استوانه به علاوه یک پین کوچک در زیر آن است که در ابتدای خط اتصال در حالیکه حرکت دورانی دارد داخل درز می شود . اصولاً طول پین در حدود عمق نفوذ مورد نیاز است . در اثر تماس پین در حال چرخش با سطح دو قطعه ، ماده در محل تماس به علت حرارت ناشی از اصطکاک به سرعت گرم می شود . با گرم شدن ماده در محل تماس با پین ، استحکام مکانیکی آن پائین آمده و نرم می شود . سپس در اثر نیرویی که رو به پائین به ابزار اعمال می شود پین به آرامی درون ماده نرم شده فرو می رود . در اثر اصطکاک دما بالا می رود تا جائیکه ماده وارد ناحیه پلاستیک می شود و بدین صورت یک استوانه خمیری حول پین دوار ایجاد می گردد . در این حالت قطعه کار و ابزار نسبت به هم حرکت می کنند و به عبارتی یا ابزار یا قطعه کار با سرعت ثابت و معین به گونه ای شروع به حرکت می کنند که ابزار درز اتصال را طی کند . نتیجه این حرکت وارد آمدن فشار از طرف وجه پیش رونده پین به ماده خمیری شکل می باشد . همزمان با این فشار یک ناحیه خالی پشت پین ایجاد می شود ، لذا ماده نرم شده اطراف پین رو به عقب رفته و در فضای خالی ایجاد شده اکسترود می شود .
در حین حرکت پین در حال چرخش ، لایه های اکسیدی نیز شکسته کنده می شود و در نتیجه نیازی به تمیز کاری سطوح قبل از جوشکاری نمی باشد . دمای فرایند نیز زیر نقطه ذوب است و لذا ماده ذوب نشده و فرایند در حالت جامد انجام می گیرد .
مقدمه
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یک روش اتصال نسبتاً جدید بوده و مزایای زیادی نسبت به روش های جوشکاری قوسی در بر داشته است ، که می توان به کاهش زیاد اعوجاج و حذف عیوب حین انجماد اشاره نمود . از آنجایی که در این فرآیند حالت مذاب شکل نمی گیرد و اتصال زیر دمای ماده اتفاق می افتد ، یک جوش با کیفیت بالا به همراه حرارت ورودی کم ، حداقل اعوجاج ، و بدون نیاز به ماده پر کننده و گاز ایجاد می گردد . از دیگر مزایای FSW می توان به راندمان بالا و محیط ایمن تر نسبت به روش های معمولی جوشکاری اشاره کرد .
بطور کل در مقایسه با سایر روش های جوشکاری ذوبی ، کیفیت جوش FSW به دلیل کاهش عیوب حاصله بالاتر است ، همچنین تولید جوش هایی با استحکام زیاد و جوشکاری مواد غیر مشابه و کامپوزیت ها ، این فرآیند را کاملاً منحصر به فرد کرده است . امروزه کاربردهای اصلی FSW شامل صنایع دریایی (بخش کشتی،ساختمان ) ، صنایع هوا فضا ( بدنه هواپیما ، باله ها ، تانک های سوخت ) ، صنایع راه آهن ( قطاهای سریع السیر ، واگن ها) ، صنایع اتومبیل ( شاسی و بدنه ) ، بدنه ی موتورسیکلت و دیگر صنایع مثل الکتریسیته و یخچال سازی می شود .
همانطور که قبلاً اشاره گردید . اصولاً فرآیند FSW سه مرحله ی اصلی دارد ، نفوذ ، نشست و مرحله ی جوشکاری ، در مرحله نفوذ ، یک ابزار غیر مصرف شدنی جهت جوشکاری در موقعیت مناسب قرار می گیرد . در مرحله نشت ، ابزار وارد قطعه شده و جدا از حرکت انتقالی ، دوران می کند و در مرحله ی آخر ، ابزار با حرکت رو به جلو عمل اتصال را تکمیل می کند . مرحله ی نفوذ در FSW فوق العاده بحرانی است ، زیرا بیشتر شرایط تومومکانیکی اولیه را ایجاد کرده و به خاطر دما و تنش های بالا در فرآیند ، مواد تحت تغییر شکل های زیاد قرار می گیرند . در فصل 4 شبیه سازی دقیقی از این مرحله صورت گرفته است .
اشمیت (2005) مدل های عددی را به کمک ABAQUS/Explicit . لاگرانژ ـ اویلر اختیاری (ALE4) توسعه داد . این مدل ها از نفوذ ساده شده در شبیه سازی استفاده می کرد و نقطه شروع جایی بود ، که شانه قبلا با قطه کار تماس حاصل می کرد .
گوتز و جاتا (2001) یک مدل دو بعدی را به کمک DEFORM شبیه سازی کردند ، که جریان مواد اطراف ابزار و مرحله ی نفوذ ابزار را نشان می داد .
گرلیچ (2005) از دینامیک سیالات محاسباتی جهت مدلسازی FSSW با عمق نفوذ 300 استفاده نمود .
کاکارلا (2005) از مکانیک جامدات جهت بررسی یک مدل هم دما با عمق نفوذ mm 3/0 استفاده کرد .
گردو (2005-2004) یک مدل عددی از FSW را با نرم افزارهای THERCAST و FORGE3 توسعه داد ، این مدلها از قانون نورتن ـ هوف به عنوان مدل ساختاری ماده در عوض قانون جانسون ـ کوک استفاده می کرد .
سنتلا (2003) آزمایشات نفوذ را روی یک ماده کامپوزیت فلزی A16061+20wt%Al2O3 با استفاده از جنس ابزارهای متفاوت و بارها و گشتاورهای از پیش تعیین شده حین فرایند بررسی کرد .
اسیدی و دیگران (2010) به کمک نرم افار FORGE3 مقدار ضریب اصطکاک را با تخمین خوبی بدست آوردند.
متدل و دیگران (2008) برای حذف المان های مازاد از معیار شکست برشی در ABAQUS/Explicit استفاده کردند . این روش قبلا برای مدلسازی المان محدود مسائل ماشینکاری (2006 wen) در ABAQUS استفاده شده است و در آن هر المانی که به آستانه ایجاد خطر برسد ، به طور خودکار حذف می گردد . این آستانه ایجاد خطر بر مبنای معیار شکست برشی جانسون ـ کوک می باشد .
فصل اول :انواع جوشکاری های حالت جامد
مقدمه :
در این بخش همانطور که از نام آن استنباط می شود عمل اتصال در حالت جامد انجام می گیرد(چنانچه ذوبی هم بوجود اید نقش اصلی ندارد).فرایند جوشکاری حالت جامد به صورت سرد و گرم تقسیم می شود که هر یک به دسته کوچکتری تقسیم می گردد که در این بخش به توضیح مختصری در مورد آنها می پردازیم.
روش های جوشکاری حالت جامد که بیشتر متداول هستند عبارتند از:
جوشکاری آهنگری یا (پتکه ای) Friction welding
جوشکاری فشاری Pressur welding
جوشکاری با امواج صوتی ultrasonic welding
جوشکاری اصطکاکی Friction welding